控冷工艺对钢材组织与性能的影响

对焊接结构钢HG70,HG785钢运用实验室模拟热处理工艺,制定合理的控冷+回火热处理制度,并进行力学性能检验和金相组织检验,探索焊接结构钢在控冷状态下性能合格率不高的原因.试验结果表明,快速冷却的控冷工艺使钢板组织中存在马氏体,是造成钢板塑性、韧性下降,冲击吸收功不稳定的主要原因,并且钢板厚度方向晶粒度不一致.必须通过对轧后控冷钢板的回火处理,消除马氏体,得到均匀化组织,提高钢材性能合格率.     

屈服强度450 MPa级新型耐候钢研制

 通过连续冷却相转变行为研究,成功试制了20 mm厚屈服强度450 MPa级耐候钢板,并对钢板的显微组织、力学性能、耐腐蚀性能及焊接性能进行了分析。连续冷却相变行为和钢板试制结果表明：精轧温度约为850 ℃、累计压下率不小于0.6、轧后冷速为15～30 ℃/s、终冷温度不大于579 ℃可以得到以多边形铁素体（晶粒尺寸为3～10 μm）和退化珠光体为主并含有少量马奥岛（M-A组元）的钢板,其屈服强度和抗拉强度分别为458和557 MPa,伸长率不小于 28%,－60 ℃冲击功不小于 287 J,其优异的低温冲击韧性与钢板有效晶粒尺寸较小以及大角度晶界所占比例较高有关。72 h亚硫酸氢钠和氯化钠溶液周期性浸润试验结果显示,试制钢板的耐蚀性能比Q345B分别提高了约49%和40%。对试制钢板进行线能量为30 kJ/cm的埋弧焊焊接试验,得到的焊接接头热影响区熔合线处－40 ℃冲击功为156 J。     

连续冷却变形及冷却工艺对低碳钢相变的影响

分别利用Gleeble3500热模拟试验机和JMat Pro材料计算软件获得实验钢的临界相变温度Ar3=835℃、Ar1=698℃、A3=892℃、A1=722℃;同时在热模拟试验机上,采用连续冷却压缩与控冷相结合的方法进行了不同终轧温度和轧后冷却速度的工艺模拟。试验结果表明:终轧温度及轧后冷却速度对实验钢最终组织形态影响明显,终轧温度在Ar3以上温度时,实验钢获得均匀的等轴状组织,加快轧后冷却速度可细化晶粒组织;当终轧温度在Ar3温度附近时,实验钢会发生形变诱导铁素体相变,轧后缓冷有利于组织均匀,快冷容易导致混晶;当终轧温度在Ar3温度以下时,轧后不论缓冷、快冷均获得混晶甚至明显的变形带组织。     

低碳贝氏体钢中织构的变化

用50 kg真空感应炉冶炼的钢锭,经1 150 ℃开轧,两阶段控制轧制,826 ℃终轧成12 mm钢板,驰豫为29 s,737 ℃进水快冷(冷速为30～35 ℃/s)后,低碳贝氏体钢组织主要是板条贝氏体,晶界以小角度晶界为主,占62 %～65 %.钢板厚度1/4处和心部织构差异大,1/4处(横向)晶粒取向主要趋向{110}、{221}面,而心部(横向)晶粒取向主要趋向{111}面,1/4处和心部的晶界夹角、晶粒尺寸基本上是相同的.     

微观组织对C-Mn钢低温脆性的影响

常规TMCP工艺生产的C-Mn钢厚板出现-40℃低温冲击脆化现象,为了确定引起脆化的微观组织因素,通过实验室重复冲击实验、微观组织的定量化统计分析、断口观察发现钢板不同部位的铁素体晶粒尺寸分布和珠光体含量有极大差别,解理脆性断裂试样铁素体晶粒粗大且服从对数正态分布,珠光体含量高于20%,而韧性断裂试样具有细小均匀的铁素体晶粒,晶粒尺寸服从正态分布,珠光体分布均匀、含量低于10%。经验公式计算表明脆性断裂试样的铁素体晶粒尺寸和珠光体含量使韧脆转变温度比韧性断裂试样高约60℃,因此可以确定铁素体晶粒尺寸和珠光体含量是影响钢的低温脆性的主要因素。靠近钢板表面部位具有与脆性断裂试样类似的微观组织特征,而靠近厚度中间部位具有与韧性断裂类似的微观组织特征,这使得表面与厚度中间部位韧脆转变温度近60℃的差异。厚度方向微观组织差异是由钢板轧后的不同厚度发生相变的过冷度差异引起的,而低温终轧是导致钢板表面温度低而在空冷阶段先发生相变的工艺因素。     

残留形变对低碳钢薄板显微组织的影响

热连轧低碳带钢生产过程中，当终轧温度低于或接近Ara温度时，终轧前犷钢板局部表面处于a r双相区，形成部分铁素体晶粒，终轧后该部位经形变的铁素体具有残留形变，在较高温度卷取后，钢板近表层产生不均匀组织或晶粒发生异常粗化。文中分析了残留形变和卷取温度对薄板近表层显微组织的影响，并对晶粒异常粗化的原因和形成条件进行了试验验证。     

X65钢板边部浪形的原因分析及控制

针对16 mm厚X65钢板空冷后出现边浪缺陷的情况,分析认为,主要原因是控轧控冷阶段边部与中心温差积累,产生了过冷带,热应力和组织应力不断积累,应力在空冷过程中的释放产生边浪缺陷。通过优化生产工艺,利用MULPIC边部遮挡功能及水凸度控制,减小钢板在控轧控冷过程中的温度梯度,保证钢板横向冷却均匀。改进后,钢板中心与边部温差25℃,板形不合格率由46.7%降低为3.5%。     

薄规格Q370qE钢板TMCP工艺开发及应用

考虑到薄规格Q370qE桥梁用钢板低温韧性及焊接性能要求,此钢种采用低碳成分设计,同时添加Nb等细化晶粒的微合金元素。为满足钢板强度需求,钢板采用控轧控冷工艺生产,通过合理的工艺控制,最终实现了钢板全厚度方向均匀的铁素体+珠光体组织,钢板性能优良,平直度良好。     

连续变形与冷却工艺对低碳钢微观组织的影响

分别利用Gleeble3500热模拟试验机和JMatPro材料计算软件获得低碳钢的临界相变温度;同时在热模拟试验机上,采用连续冷却压缩与控冷相结合的方法进行了不同终轧温度和轧后冷却速度的工艺模拟。试验结果表明:终轧温度及轧后冷却速度对实验钢最终组织形态影响明显,终轧温度在Ar3以上温度时,低碳钢获得均匀的等轴状组织,加快轧后冷却速度可细化晶粒组织;当终轧温度在Ar3温度附近时,低碳钢会发生形变诱导铁素体相变,轧后缓冷有利于组织均匀,快冷容易导致混晶;当终轧温度在Ar3温度以下时,轧后缓冷、快冷均获得混晶甚至明显的变形带组织。     

含硼低裂纹敏感性钢板的研制

 通过连续冷却相?湫形芯亢腿仍ひ昭芯浚晒⒘?0~40mm厚的600MPa级含硼低裂纹敏感性钢板,并分析了热轧工艺对钢板组织和性能的影响。结果表明,较低二开轧温度(小于等于840℃),中等冷却速度(5~20℃/s)和较低终冷温度(小于等于500℃)可得到针状铁素体和贝氏体类组织,确保钢板高强韧性匹配［Rm≥620MPa;AKV(-40℃)≥100J］;同时钢板焊接性能较好,在热输入15~50kJ/cm之间,不用预热和焊后热处理,可得到满足母材性能要求的焊接接头。     

沙钢宽厚板工艺技术装备

沙钢集团于2006年建成现代化宽厚板生产线,采用当今世界上诸多先进的工艺装备和工艺技术,亚稳态奥氏体区热机轧制实现晶粒细化,靠中间坯待温时间及未再结晶区γ／α相变较低终轧温度抑制新晶粒成长。MULPIC装置加速冷却或直接淬火钢板。终轧通过MULPIC装置加速冷却使固溶体内保持大量Nb、V、Ti、Mo微合金元素粒子,有利于γ／α相变及在铁素体与贝氏体内沉淀而改善组织性能,终轧温度低及增加冷却速率增加沉淀强化和位错强化效果。能满足各种高难度品种钢板的生产要求。     

道次间冷却对厚板控制轧制变形行为的影响

 厚规格钢板轧制中低压缩比难以消除连铸坯心部缺陷,容易引起厚规格钢板性能波动。采用数值模拟和试验研究相结合的方法,详细分析了道次间强冷却工艺对厚规格板坯温度变化和轧制变形的影响规律。结果表明,采用道次间强制水冷的方式进行“温控-形变”耦合控制,可以有效提高厚规格钢板心部变形量,改善内部质量。对比分析可知,高温粗轧阶段采用道次间冷却对钢板心部变形影响较大;精轧阶段进行道次间冷却,对钢板心部变形影响相对较小,同时将显著提升道次轧制力。     

20MnSi钢筋热连轧及轧后分级控冷过程温度变化模拟

 建立温度计算模型针对22 mm和28 mm规格20MnSi棒材热连轧及控制冷却过程温度场进行了计算机模拟分析,获得了棒材精轧及轧后分级控冷过程的温度变化规律。对轧制圆钢和螺纹钢筋不同条件下成品道次温度变化特点进行了研究。研究结果是,轧制22 mm和28 mm规格20MnSi螺纹钢筋时的终轧温度比轧制相同规格圆钢时显著升高。轧制螺纹钢筋时精轧末道次轧材表层形成螺纹出现较大的局部应变量和应变速率,由此产生大量变形热是终轧钢筋表层急速升温的根本原因。与轧制圆钢相比,为完成同等控冷效果及有效控制轧后组织性能,20MnSi螺纹钢筋精轧后第1水冷段的换热系数明显较高,因此需要相应采用较大的冷却水量。     

终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。     

含铜取向硅钢热轧工艺优化

针对含铜取向硅钢牌号判级标准提高,通过控制其热轧关键工艺,制定有效的精轧速度控制优化模式,降低精轧纯轧时间和提高精轧终轧温度,显著提升了牌号合格率.研究结果表明:较高的终轧温度下,含铜取向硅钢热轧板中产生更多的弥散析出相、热轧板1/4层处{110}面织构明显增多,生产实践中有效的精轧速度控制优化模式对磁性能提升有明显作用.     

轧制工艺对L450M管线钢组织和性能的影响

通过对压缩比、压下率和轧制温度的控制,使L450M管线钢（/%:0.06C,1.52Mn,0.19Si,0.017Ti,0.048Nb,0.028Als）获得了良好的强韧性。结果表明,200 mm坯粗轧末3道次和精轧前3道次达到20%以上的大压下率,可以使12 mm钢板在随后的冷却过程中形成细小的微米级晶粒。晶粒尺寸基本达到了 10μm以下,部分晶粒可以细化至2 μm以下。采用3.5倍左右的精轧压缩比,930-950℃的精轧开轧温度,810~830 ℃的精轧终轧温度,管线钢的屈服强度达到500 MPa以上,同时-15℃横向冲击功可以达到300 J以上。通过适当提高粗轧温度至≥1 040℃,降低精轧压缩比至≤3.8和提高精轧终轧温度至≥800℃等可以有效地降低钢材的屈强比。     

高建筑用Q345GJC-Z35特厚钢板的研制

 利用250mm连铸坯料,在3800mm宽厚板轧机上针对Q345GJC-Z35钢种进行了厚50～80mm钢板的TMCP工艺试验,确定了相应的热轧及控冷工艺条件。结果表明：采用碳的质量分数低于0.11%添加微量复合铌、钒、钛元素,按照2阶段控制,当轧到成品钢板厚度的2～3倍时开始待温,精轧开轧温度小于860℃,终轧温度为820～860℃,生产的Q345GJC-Z35高强度厚板的性能完全超出国家标准GB19879—2005要求,而且其钢板的平均断面收缩率都大于50%,远高于Z35钢板的技术要求。实现了钢板很好的强韧性匹配,工艺上不用后续热处理,减少了工艺流程,节约了成本。     

降低武钢CSP低碳酸洗钢SAPH370屈强比的实践

屈强比偏高是CSP低碳产品的共性问题。为降低CSP低碳酸洗钢SAPH370的屈强比,采取了不同轧制工艺(终轧温度FT7、卷取温度CT和冷却方式)进行试验,对不同工艺下的低碳酸洗钢的力学性能、晶粒尺寸和相组成进行了对比分析。结果表明:SAPH370钢采用终轧温度(FT7)为860℃、卷取温度(CT)600℃、后段快速冷却的工艺,在满足强度要求的前提下,屈强比可降低到0.8以下。观察到铁素体晶粒粗化、珠光体弥散分布。分析表明:CSP采用后段快冷工艺与传统热连轧的两段冷却工艺相当,有利于获得合适的铁素体晶粒度和弥散分布的珠光体。     

轧后冷却工艺对模拟CSP含铜Hi-B钢热轧组织和结构的影响

以模拟CSP工艺-真空感应炉熔炼含铜Hi-B钢(/%:0.06C,3.38Si,0.14Mn,0.013P,0.003S,0.019Als,0.37Cu,0.0015O,0.0087N)模铸成210mm×120mm×60mm板,Φ350mm二辊热轧机1065℃开轧经5道次从60mm轧成3.5mm板(终轧865℃)为试验基板,研究了轧后水冷和轧后水冷至580℃再空冷两种冷却工艺对实验钢组织和织构的影响。结果表明,热轧后水冷到580℃再空冷到室温的冷却方式有助于获得更高取向精准度的高斯织构、更低比例的黄铜织构以及其他合理的织构组成,较轧后水冷工艺更加适合实验钢。